Вкладыш создаётся с помощью топологической оптимизации, которая позволяет регулировать жёсткость в разных зонах
В Передовой инженерной школе Московского авиационного института создают новую технологию для вкладышей в ортезы и протезы для нижних конечностей. Эти вкладыши будут адаптироваться к нагрузке, что позволит дольше стоять, ходить и бегать, сообщили в пресс-службе вуза.
Для изготовления нашего вкладыша используется метод топологической оптимизации, который позволяет обеспечить разный уровень жесткости в разных местах. Во время печати изготавливаемый объект находится в емкости со специальным гелем, который имеет плотность и вязкость, не позволяющую конструкции менять свое положение.
— Глеб Боярский, ведущий инженер центра «Авионика» МАИ
Печать осуществляется жидкими материалами, которые затем твердеют. Это решение обладает множеством преимуществ: сокращается количество отходов, появляется возможность создавать более сложные и естественные формы, а также повышается эффективность производства: сложные объекты можно напечатать за один цикл.
Процесс начинается с сканирования конечности с помощью камеры смартфона. На основе множества снимков создается трёхмерная модель. Затем, используя эту модель и рентгеновские снимки, программа строит карту жесткости тканей. На основе данных разрабатывается геометрия вкладыша с нужным распределением жесткости. Готовый вкладыш печатают на 3D-принтере.
Для создания безопасного и биосовместимого материала используется двухкомпонентный силикон с платиновым катализатором. В рамках проекта уже создан опытный образец, который доказал эффективность метода. Чтобы улучшить качество продукта, разработчики планируют использовать новый 3D-принтер — RLP. Эта технология позволяет печатать цельные конструкции без поддержек и минимальной постобработки.
Сейчас протезы и ортезы изготавливаются индивидуально, по слепкам, с многоступенчатой подгонкой. Для удобства в протез вкладывают мягкую прокладку — тонкий слой материала, похожего на поролон, толщиной до 1,5 мм. Но она не обеспечивает равномерного распределения нагрузки при передвижении.
— Артем Смирнов, участник проекта, студент института «Материаловедение и технологии материалов»
Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова заинтересовался в разработке. Учёные подчёркивают, что эта технология может быть использована не только для создания вкладышей для протезов и ортезов, но и для ортопедических стелек, вкладышей в автомобильные сиденья, материалов, поглощающих вибрацию, и других изделий, которые необходимо адаптировать под конкретного человека или задачу.
Ранее исследователи из РТУ МИРЭА создали ортез нового поколения для реабилитации пациентов с нарушениями подвижности кисти после травм лучевого нерва и инсульта. В отличие от привычных моделей, которые только ограничивают движение, это устройство активно стимулирует восстановление моторики.
Читайте ещё по теме:
Искусственный интеллект внедряется в российскую медицину с неимоверной скоростью — Мурашко
Российские учёные разработали протез, способный имитировать осязательные ощущения
В Санкт-Петербурге разработали маскирующие накладки для протезов ног